政策干貨：3D打印醫(yī)療器械產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制

在中國，3D打印醫(yī)療應(yīng)用相關(guān)的政策，醫(yī)生和3D打印界人士呼聲強(qiáng)烈，缺乏相關(guān)的審批認(rèn)證制度方案，導(dǎo)致先進(jìn)的技術(shù)，醫(yī)生想用、患者想用，卻由于政策法規(guī)原因而不能使用。


中國的醫(yī)療法律法規(guī)，大大落后于技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，南極熊，也嘗試與醫(yī)療有關(guān)部門溝通，針對3D打印醫(yī)療應(yīng)用審批認(rèn)證問題進(jìn)行探討。最近，中國食品藥品檢定研究院生物材料室王春仁，在2017血管創(chuàng)新論壇上（專注于醫(yī)療3D影像的北京即刻叁，是本次論壇的贊助商之一），發(fā)表了一篇《3D打印醫(yī)療器械產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制》引起了南極熊注意。

內(nèi)容如下：

一.3D打印醫(yī)療技術(shù)簡介

1 材料
金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、細(xì)胞等。
來源于動(dòng)物和植物組織的天然生物材料，主要有膠原蛋白、糖氨聚糖、殼聚糖、海藻酸鹽、纖維蛋白等。
可降解材料是合成的生物材料，主要有聚α-羥基酸包括聚乳酸、聚羥基乙酸、聚ε-已內(nèi)酯聚酸酐、聚偶磷氮、聚氨基酸等

2 應(yīng)用
手術(shù)器械、植入器械、活細(xì)胞組織器官等。

3. 3D打印特點(diǎn)
實(shí)體結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)和實(shí)體結(jié)構(gòu)加多孔結(jié)構(gòu)。
多孔結(jié)構(gòu)的空隙尺寸、空隙率和多孔的強(qiáng)度可根據(jù)設(shè)計(jì)制造。特別是穿通性多孔結(jié)構(gòu)。

4.3D打印醫(yī)療器械現(xiàn)狀

二.相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和檢測技術(shù)

GB/T 13810-2007 外科植入物用鈦及鈦合金加工材
YY0117.1-2005 外科植入物 骨關(guān)節(jié)假體鍛、鑄件 TC4 鈦合金鍛件
YY0118-2010關(guān)節(jié)置換植入物 髖關(guān)節(jié)假體
YY/T 0651.2外科植入物 全髖關(guān)節(jié)假體的磨損(第2部分): 測量方法

1 ASTM，增材制造標(biāo)準(zhǔn)化（設(shè)計(jì)、軟件、原料、工藝、產(chǎn)品），ASTM WK 38342，F(xiàn)2971，F(xiàn)3049 ，F(xiàn)2924 ，F(xiàn)3122 ，WK49229。
2 ISO增材制造標(biāo)準(zhǔn)化（通用原則）ISO 52900 , ISO 52921 , ISO 17296。
3全國醫(yī)用增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，增材制造（3D打�。�標(biāo)準(zhǔn)，增材制造技術(shù) 術(shù)語
（南極熊備注：美國FDA發(fā)布3D打印醫(yī)療設(shè)備指導(dǎo)草案，美國有專門的醫(yī)療3D打印相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)http://m.lhkhtyz.com/thread-65824-1-1.html 美國FDA醫(yī)療3D打印指導(dǎo)草案.pdf (967.42 KB, 下載次數(shù): 345)

2017-4-5 12:24 上傳

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主要技術(shù)指標(biāo)要求
化學(xué)成分、顯微組織、孔隙形態(tài)、動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能、摩擦性能。表面粗糙度、微裂紋、內(nèi)部探傷。金屬耐腐蝕性。
粉末污染：清洗
力學(xué)性能：和傳統(tǒng)產(chǎn)品比較應(yīng)等效。
結(jié)合強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、剪切疲勞、抗壓強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、耐磨性能、四點(diǎn)彎曲疲勞、旋轉(zhuǎn)疲勞。
多孔結(jié)構(gòu)分析：內(nèi)部貫通空間結(jié)構(gòu)、空隙尺寸、空隙率、連接筋直徑、平均涂層厚度、多孔結(jié)構(gòu)與實(shí)體結(jié)構(gòu)的過度結(jié)構(gòu)、表面粗糙度、金相結(jié)構(gòu)。


生物性能：材料的比表面積，可濾出物、降解等。
細(xì)胞毒性、致敏、刺激、全身急性毒性、亞慢性毒性、遺傳毒性、植入實(shí)驗(yàn)、血液相容性。
動(dòng)物有效性：骨科為例
動(dòng)物骨植入實(shí)驗(yàn)：大型動(dòng)物，時(shí)間半年以上。
（1）圖像分析
（2）力學(xué)分析
（3）病理分析
（4）安全性指標(biāo)：生化、血液學(xué)等。

三.3D打印醫(yī)療器械產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)性分析

原料性能分析

可打印性要求
1 不同材料（金屬、陶瓷、高分子等）
2 材料的添加物，可濾出物
3 打印過程變化（揮發(fā)、熱變性等）
4 含活性成份或活細(xì)胞。
5 后期處理對各向異性的影響（拋光、熱處理、機(jī)械加工等）
6 對生物相容性的影響（交聯(lián)劑、UV吸收）

3D打印重復(fù)性和驗(yàn)證
1 不同的打印機(jī)
2 采用相同條件在不同的打印地點(diǎn)
3 不同的打印時(shí)間和批次。

清洗和滅菌
1 清洗：方法和方法驗(yàn)證（殘留的油脂或微生物），殘留顆粒大小和數(shù)量的可接受范圍？
2 滅菌：采用的方法以及對器械是否有影響？特別是多孔結(jié)構(gòu)器械。

四.關(guān)鍵技術(shù)要求

原料性能技術(shù)要點(diǎn)
1 固體原料：粒徑和粒徑分布（粉末），直徑和均一度（絲材）等。
2 液體材料：粘度和粘彈性，酸堿度，固化時(shí)間等。
3 高分子材料：組成、純度、含水量、化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量及分布，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，熔點(diǎn)，結(jié)晶點(diǎn)等。
4 金屬或陶瓷材料：化學(xué)成分、純度。

物理性能評價(jià)
主要是指產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)表征、尺寸精確度，表面粗糙度評價(jià)以及缺陷分析。這里需強(qiáng)調(diào)的是產(chǎn)品的缺陷分析。增材制造產(chǎn)品的缺陷包括夾雜（原料污染和加工過程中引入雜質(zhì)）、孔隙（凝固/固化不完全）、微裂紋（熱應(yīng)力殘留）、結(jié)構(gòu)變形和開裂（殘留熱應(yīng)力或不恰當(dāng)?shù)暮筇幚砉に嚕�。�?yīng)結(jié)合破壞性試驗(yàn)、顯微鏡、無損探傷、顯微斷層成像等技術(shù)，對終產(chǎn)品進(jìn)行全面分析。

材料基本性能
主要指產(chǎn)品的化學(xué)成分和夾雜鑒別，材料的顯微結(jié)構(gòu)如晶粒結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)，織構(gòu)、結(jié)晶度等（金屬和陶瓷材料），交聯(lián)程度和固化度（高分子材料），含水量以及膨脹系數(shù)（凝膠材料），降解性能（可吸收材料）等。

機(jī)械性能
對增材制造醫(yī)療器械的機(jī)械性能評價(jià)至關(guān)重要。應(yīng)在充分考慮產(chǎn)品各向異性以及加工設(shè)備、參數(shù)、過程等重要指標(biāo)的基礎(chǔ)上，對其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行全面評價(jià)。在樣品的選擇上，可結(jié)合終產(chǎn)品以及同批制備標(biāo)準(zhǔn)樣品，并進(jìn)行疲勞性試驗(yàn)。生產(chǎn)商還應(yīng)綜合考慮原料重復(fù)利用、同一加工批次不同空間位置以及不同批次產(chǎn)品，其理化性能均勻程度以及產(chǎn)品各項(xiàng)性能的穩(wěn)定性。

產(chǎn)品的清潔及滅菌
增材制造醫(yī)療器械通常包含如多孔結(jié)構(gòu)在內(nèi)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征，這些結(jié)構(gòu)的存在為產(chǎn)品的清潔和滅菌帶來了額外的挑戰(zhàn)。在滅菌效果的驗(yàn)證上應(yīng)充分考慮這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的影響并選擇適宜的位置進(jìn)行試驗(yàn)。增材制造技術(shù)多為由粉末、絲材或是液體的逐層加工一次成型，且因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，存在原材料未被徹底清潔的風(fēng)險(xiǎn)。而這些殘留材料可能會(huì)影響產(chǎn)品的安全有效性，因而必須使用終產(chǎn)品對清潔工藝進(jìn)行徹底的驗(yàn)證。必要時(shí)可通過破壞性試驗(yàn)證明清潔的有效性。應(yīng)依據(jù)GB/T 16886全面評價(jià)增材制造醫(yī)療器械的生物相容性進(jìn)行全面評價(jià)


聚乳酸3D打印血管支架要求
材料鑒別和化學(xué)性能：成型前后材料成分差異；并對成型后產(chǎn)品的溶劑殘留進(jìn)行分析。
使用性能：尺寸、機(jī)械性能以及軸向收縮率，徑向收縮率，柔順性。產(chǎn)品性能穩(wěn)定性。
體外降解性能：設(shè)計(jì)并驗(yàn)證合理的體外降解實(shí)驗(yàn)方法，對產(chǎn)品的降解性能進(jìn)行科學(xué)評價(jià)。
藥物涂層性：藥物涂層的及其降解性能的綜合評價(jià)。
生物相容性：生物相容性和體內(nèi)降解性能。

3D打印醫(yī)療器械的管理
3D打印醫(yī)療器械產(chǎn)品形式：
(1) 批量定型產(chǎn)品
(2) 個(gè)性化定制產(chǎn)品: 建議參照定制式義齒的管理模式進(jìn)行注冊。

作者：王春仁（生物材料室, 中國食品藥品檢定研究院 ）

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